操作系统1Word文档下载推荐.docx
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（1）申请空白PCB。
（2）为新进程分配资源。
（3）初始化进程控制块。
（4）将新进程插入就绪队列，如果进程就绪队列能够接纳新进程，便将新进程插入就绪队列。
11、进程同步
两种形式的制约关系：
1）直接相互制约关系（同步）。
源于进程间的合作，进程间的相互联系是有意识的安排的，直接作用只发生在相交进程间。
例如：
生产者、消费者问题。
2）间接相互制约关系（互斥）。
源于都共享着某种系统资源，进程间要通过某种中介发生联系，是无意识安排的，可发生在相交进程之间，也可发生在无关进程之间。
例：
共享CPU
临界资源：
一段时间内只允许一个进程访问的资源。
临界区：
每个进程访问临界资源的那段代码。
同步机制因遵循的规则：
（1）空闲让进。
（2）忙则等待。
（3）有限等待。
（4）让权等待。
信号量机制：
记录型信号量（解决同步、互斥关系）
12、经典进程的同步问题：
1）生产者-消费者问题2）哲学家进餐问题3）读着-写者问题
13、线程的基本概念：
1）线程与进程的比较
进程
线程
进程是资源管理的基本单位，它拥有自己的地址空间和各种资源
线程只是处理机调度的基本单位，它只和其他线程一起共享进程资源，它自己没有任何资源。
以进程为单位进行处理机切换和调度时，处理机切换时间长，资源利用率降低。
以线程为单位进行进行处理机切换和调度时，由于不发生资源变化，特别是地址空间的变化，处理机切换时间较短，从而处理机效率较高。
对用户来说，多线程系统比无线程系统可减少用户的等待时间，提高系统的响应速度。
线程没有单独的数据和程序空间，因此线程不能像进程的数据与程序那样，交换到外存存储空间，从而线程没有挂起状态。
线程和进程一样，都有自己的状态，也有相应的同步机制
2）线程的属性
（1）轻型实体。
（2）独立调度和分派的基本单位。
（3）可并发执行。
（4）共享进程资源。
3）线程的状态
（1）状态参数；
（2）线程运行状态执行状态、就绪状态、阻塞状态
4）线程的创建和终止
5）多线程OS中的进程
多线程OS中的进程有以下属性：
（1）作为系统资源分配的单位。
（2）可包括多个线程。
（3）进程不是一个可执行的实体。
第三章处理机调度与死锁（分配处理机的任务是由进程调度程序完成的。
）
1、处理机调度分成三个层次：
1）高级调度（作业调度或宏观调度）
主要功能是根据某种算法，把外存上的处于后备对列中的那些作业调入内存。
在批处理系统中是以作业为单位调入内存的，作业配有作业说明书，系统根据说明书对程序的运行进行控制。
作业控制块——作业在系统中存在的标志。
作业调度原则：
公平原则、用户界面良好、均衡资源使用
在每次执行作业调度时，须做出以下两个决定：
1）接纳多少个作业2）接纳哪些作业
2）低级调度（进程调度或短程调度）决定就绪队列中哪个进程应获得处理机。
主要功能：
保存处理机的现场信息、按某种算法选取进程、把处理机分配给进程
进程调度的三个基本机制：
排队器、分派器、上下文切换机制
进程调度方式：
非抢占方式
抢占方式（原则）优先权原则、短作业优先原则、时间片原则
3）中级调度（中程调度）
引入中级调度的主要目的，是为了提高内存利用率和系统吞吐量。
2、调度队列模型
1）仅有进程调度
2）具有高级和低级调度
3）同时具有三级调度
3、选择调度方式和调度算法的若干准则
用户
系统
1）周转时间短；
2）响应时间快；
3）截止时间的保证；
4）优先权原则
1）系统吞吐量高；
2）处理机利用率好；
3）各类资源的平衡利用
4、调度算法
1）先来先服务（FCFS）；
2）短作业优先调度算法（SJF）平均等待时间最短；
3）高优先权优先调度算法（优先权的依据：
进程类型、进程对资源的需求、用户需求）；
4）高响应比优先；
5）时间片轮转调度算法；
6）多级反馈对列调度算法
总结：
比较常用的作业调度算法有：
FCFS方法、SJF（最短作业优先）法、HRN（最高响应比）法等。
这几种方法各有特点。
其中FCFS法系统开销小，且对每个作业来说按其到达顺序被依次调度。
FCFS法不利于短作业。
SJF法可得到最大系统吞吐率，即每天处理的作业个数最多。
但是SJF法有可能使长作业永远没有机会执行。
HRN法是介于FCFS法和SJF法之间的一种方法。
5、产生死锁的原因：
（1）竞争资源。
（2）进程间推进顺序非法。
6、产生死锁的必要条件：
1）互斥条件；
2）请求和保持条件；
3）不剥夺条件；
4）环路等待条件
7、处理死锁的基本方法：
（1）预防死锁。
（2）避免死锁。
（3）检测死锁。
（4）解除死锁。
8、预防死锁的方法：
（通过破坏产生死锁的四个必要条件）
（1）互斥条件不能破坏；
（2）摒弃“请求和保持”条件：
所有进程一次性申请其在整个运行过程中所需的全部资源。
（3）摒弃“不剥夺”条件：
CPU可以破坏，一般情况下不能破坏
（4）摒弃“环路等待”条件：
采取层次分配方式（按序分配）对资源的请求必须严格按资源序号递增的序号提出
9、避免死锁与预防死锁的区别：
避免死锁与预防死锁的区别在于，预防死锁是设法至少破坏产生死锁的必要条件之一，严格地防止死锁的出现。
避免死锁，在资源的动态分配的过程中，使用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免死锁的发生。
它是在进程请求分配资源时，采用银行家算法等防止系统进入不安全状态。
10、安全状态：
是指系统能按某种进程顺序（P1,P2,…，Pn）（称〈P1,P2,…,Pn〉序列为安全序列），来为每个进程Pi分配其所需资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利地完成。
如果系统无法找到这样一个安全序列，则称系统处于不安全状态。
11、只要系统处于安全状态，系统便可避免进入死锁状态。
因此，避免死锁的实质是如何使系统不进入不安全状态。
12、死锁的检测与解除
1）资源分配图2）死锁定理
第四章存储器管理
1、存储管理的目的：
尽可能地方便用户和提高主存储器的使用效率，使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
2、三级存储结构：
CPU寄存器、主存、辅存
可执行寄存器：
寄存器（访问速度最快）、主存储器
磁盘缓存本身并不是一种实际存在的存储介质。
它依托于固定磁盘。
3、用户源程序变为一个可在内存中执行的程序步骤：
编译（目标模块）、链接（装入模块）、装入
4、程序的装入方式：
绝对装入方式（单道程序环境）、可重定位装入方式（多道程序环境）、动态运行时装入方式
5、存储器管理方式
（1）连续分配方式：
指为一个系统或用户程序分配一个连续的空间，主要有：
a.单一连续区管理方式（单用户、单任务的操作系统）；
b.分区管理方式，是一种可用于多道程序的一种较简单的存储管理方式，又分固定分区方式和可变分区方式。
1）固定分区方式（容易形成区内碎片、静态重定位方式进行地址转换）
划分分区的方法：
分区大小相等、分区大小不等
分区使用表：
包括每个分区的起始地址、大小以及状态
2）可变分区方式（动态重定位方式进行地址转换）
分区分配算法：
（1）首次适应算法FF。
空闲闲区按地址顺序从小到大登记。
（2）循环首次适应算法，该算法是由首次适应算法演变而成的。
（3）最佳适应算法。
空闲分区的容量按从小到大排列。
为作业选择分区时总是寻找其大小最接近于作业所要求的存储区域。
特点：
用最小空间满足要求
（4）最坏适应算法。
与最佳适应法相反，它在作业选择存储块时，总是寻找最大的空白区。
当分割后空闲块仍为较大空块
（5）快速适应算法（又称为分类搜索法）
内存的分配与回收
总结：
在时间性能：
分类搜索法优于伙伴系统优于顺序搜索算法
在空间性能：
顺序搜索算法优于伙伴系统优于分类搜索法
重定位：
把逻辑地址转换为物理地址的过程。
动态重定位的引入：
具有紧凑功能
（2）离散分配方式：
为了减少因连续分配所产生的碎片，提高内存的利用率产生了离散分配方式，它可将一个用户程序离散地分配到内存中的多个不相连接的区域中。
其方式有：
a.分页存储管理方式（一维）；
分页存储管理，是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页。
把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为（物理）块或页框
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地址结构：
页号P
位移量W
地址结构确定了主存储器的分页大小,也决定了页面大小。
页表实现了从页号到物理快好的地址映射。
采用动态重定位方式装入作业，由硬件的地址转换机构在执行指令时完成从逻辑地址到绝对地址的转换工作。
在无快表的情况下，须读两次内存，一次页表，一次数据。
b.分段存储管理方式（二维）；
引入分段存储管理方式，主要是为了满足用户和程序员的下述一系列需要：
1）方便编程2）信息共享3）信息保护4）动态增长5）动态链接
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段号
段内地址
分页和分段的区别：
分页
分段
页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，提高内存的利用率。
分页仅仅是由于系统管理的需要而不是用户的需要。
段则是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。
分段的目的是为了能更好地满足用户的需要。
页的大小固定且由系统决定
段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序
分页的作业地址空间是一维的
分段的作业地址空间则是二维的，既需给出段名，又需给出段内地址。
c.段页式存储管理方式（二维）。
在无快表的情况下，须读三次内存，一次快表，一次页表，一次数据。
（3）虚拟存储管理方式：
为了满足用户对内存的需要，进一步提高内存利用率，又形成了一种虚拟存储管理方式。
常规存储器的局限性：
时间局限性（程序存在大量的循环操作）和空间局限性（程序的顺序执行）。
所谓虚拟存储器，是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
其逻辑容量由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度，而每位的成本却又接近于外存。
可见，虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术，故被广泛地应用于大、中、小型机器和微型机中。
一个虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的。
虚拟存储器的特征：
多次性、对换性、虚拟性。
1）虚拟存储器管理方式有：
a.请求分页管理方式；
请求分页管理方式
纯分页管理方式
在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入一个或零个页面，之后根据进程运行的需要，动态装入其它页面；
当内存空间已满，而又需要装入新的页面时，则根据某种算法淘汰某个页面，以便装入新的页面
内存分配策略与分配算法：
1）最小物理块数的确定：
若是单地址指令且采用直接寻址方式，则所需的最少物理块数为2。
如果该机器允许间接寻址时，则至少要求有三个物理块。
2）物理块的分配策略：
固定分配局部置换、可变分配全局置换、可变分配局部置换
3）在请求分页系统中的外存分为两部分：
用于存放文件的文件区和用于存放对换页面的对换区。
当发生缺页请求时，系统应从何处将缺页调入内存，可分成如下三种情况：
系统拥有足够的对换区空间，这时可以全部从对换区调入所需页面，以提高调页速度；
系统缺少足够的对换区空间，这时凡是不会被修改的文件，都直接从文件区调入；
UNIX方式。
页面置换算法：
最佳置换算法；
先进先出置换算法（FIFO）；
最近最久未用置换算法（LRU）；
近似的LRU算法（NRU算法）
虚拟请求分页会产生缺页中断（抖动）
b.请求分段管理方式；
c.请求段页式管理方式。
第五章设备管理
1、I/O设备的类型
1）按传输速率分类
第一类是低速设备；
第二类是中速设备；
第三类是高速设备。
2）按信息交换的单位分类
第一类是块设备。
第二类是字符设备，其基本单位是字符，故称为字符设备。
3）按设备的共享属性分类
（1）独占设备。
（如打印机，磁带等）
（2）共享设备。
（如硬盘）
（3）虚拟设备。
目的：
将慢速的独占设备改造成多个用户可共享的设备，提高设备的利用率。
实例：
SPOOLing技术，利用虚设备技术
2、I/O通道
I/O通道是一种特殊的处理机。
它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道（I/O）程序来控制I/O操作。
但I/O通道又与一般的处理机不同，主要表现两个方面：
一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单；
二是通道没有自己的内存，通道与CPU共享内存。
通道类型：
1）字节多路通道；
2）数组选择通道；
3）数组多路通道
解决通道的“瓶颈”问题：
3、I/O控制方式（宗旨：
尽量减少主机对I/Q控制的干预，把主机从繁杂的I/O控制事物中解脱出来，以便更多去完成数据处理任务）
1）程序I/O方式；
2）中断驱动I/O控制方式；
（使CPU与I/O设备并行工作）
3）直接存储器访问DMAI/O控制方式；
该方式的特点是：
①数据传输的基本单位是数据块；
②所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者相反；
③仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控制下完成的。
4）I/O通道控制方式
通道程序每条指令包含以下信息：
（1）操作码。
（2）内存地址。
（3）计数。
（4）通道程序结束位P。
（5）记录结束标志R。
4、缓冲管理
缓冲的引入：
（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制。
（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。
单缓冲、双缓冲、循环缓冲
缓冲池：
对于既可用于输入又可用于输出的公用缓冲池，其中至少应含有以下三种类型的缓冲区：
①空（闲）缓冲区；
②装满输入数据的缓冲区；
③装满输出数据的缓冲区。
为了管理上的方便，可将相同类型的缓冲区链成一个队列，于是可形成以下三个队列：
（1）空缓冲队列emq。
（2）输入队列inq。
（3）输出队列outq。
5、设备驱动程序
功能：
（1）接收由I/O进程发来的命令和参数，并将命令中的抽象要求转换为具体要求。
（2）检查用户I/O请求的合法性，了解I/O设备的状态，传递有关参数，设置设备的工作方式。
（3）发出I/O命令，如果设备空闲，便立即启动I/O设备去完成指定的I/O操作。
（4）及时响应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理。
（5）对于设置有通道的计算机系统，驱动程序还应能够根据用户的I/O请求，自动地构成通道程序。
设备处理方式：
（1）为每一类设备设置一个进程，专门用于执行这类设备的I/O操作.
（2）在整个系统中设置一个I/O进程，专门用于执行系统中所有各类设备的I/O操作。
（3）不设置专门的设备处理进程，而只为各类设备设置相应的设备处理程序（模块），供用户进程或系统进程调用。
（1）驱动程序主要是指在请求I/O的进程与设备控制器之间的一个通信和转换程序。
（2）驱动程序与设备控制器和I/O设备的硬件特性紧密相关，因而对不同类型的设备应配置不同的驱动程序。
（3）驱动程序与I/O设备所采用的I/O控制方式紧密相关。
（4）由于驱动程序与硬件紧密相关，因而其中的一部分必须用汇编语言书写。
处理过程：
1、将抽象要求转换为具体要求；
2.检查I/O请求的合法性；
3.读出和检查设备的状态；
4.传送必要的参数；
5.工作方式的设置；
6.启动I/O设备。
6、设备的独立性基本含义是：
应用程序独立于具体使用的物理设备。
设备独立性软件
逻辑设备名到物理设备名映射的实现：
1）逻辑设备表（包含三项：
逻辑设备名、物理设备名、设备驱动程序的入口地址）2）LUT的设置问题（第一种：
在整个系统中只设置一张LUT；
第二种：
为每个用户设置一张LUT）
7、SPOOLing技术：
为了缓和CPU的高速性与I/O设备低速性间的矛盾而引入了脱机输入、脱机输出技术。
当系统中引入了多道程序技术后，完全可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机功能，把低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；
再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。
这样，便可在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。
此时的外围操作与CPU对数据的处理同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing或称为假脱机操作。
SPOOLing系统的组成有以下三部分：
（1）输入井和输出井。
（2）输入缓冲区和输出缓冲区。
（3）输入进程SPJ和输出进程SPO。
共享打印机：
①由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；
②输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。
SPOOLing系统的特点
（1）提高了I/O的速度。
（2）将独占设备改造为共享设备。
（3）实现了虚拟设备功能。
8、磁盘存储器的管理
磁盘的类型：
1）固定头磁盘2）移动头磁盘
信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面都用来记录信息，每面一个磁头
所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一个柱面
磁盘上存储的物理记录块数目是由磁头号（盘面号）、磁道号（柱面号）、扇区号所决定的。
磁盘访问时间：
寻道时间（磁盘所花的主要时间）+旋转延迟时间+传输时间
1）寻道时间这是指把磁臂（磁头）移动到指定磁道上所经历的时间。
2）旋转延迟时间这是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。
3）传输时间这是指把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。
9、磁盘调度：
1）先来先服务FCFS；
2）最短寻道时间优先SSTF；
3）扫描（SCAN）算法（进程“饥饿”现象；
SCAN算法）；
4）循环扫描（CSCAN）算法
第六章文件管理
1、数据项（数据项是最低级的数据组织形式）：
基本数据项（数据名、数据类型）：
是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据
组合数据项：
它是由若干个基本数据项组成的，简称组项。
2、记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。
3、文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。
在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成；
而无结构文件则被看成是一个字符流。
文件的属性：
（1）文件类型
（2）文件长度（3）文件的物理位置（4）文件的建立时间
文件类型：
1）按用途分类：
（1）系统文件。
（2）用户文件。
（3）库文件。
2）按文件中数据的形式分类：
（1）源文件。
（2）目标文件。
（3）可执行文件。
3）按存取控制属性分类：
（1）只执行文件。
（2）只读文件。
（3）读写文件。
4）按组织形式和处理方式分类：
（1）普通文件
（2）目录文件（3）特殊文件
5）按存取的物理结构分类：
（1）顺序文件
（2）链接文件（3）索引文件
6）按文件的逻辑存储结构分类：
（1）有结构文件
（2）无结构文件
4、文件的系统模型：
1）对象及其属性
文件管理系统管理的对象有：
①文件。
②目录。
③磁盘（磁带）存储空间。
2）对对象操纵和管理的软件集合
这是文件管理系统的核心部分。
文件系统的功能大多是在这一层实现的，其中包括：
对文件存储空间的管理、对文件目录的管理、用于将文件的逻辑地址转换为物理地址的机制、对文件读和写的管理，以及对文件的共享与保护等功能。
3）文件系统的接口
为方便用户使用文件系统，文件系统通常向用户提供两种类型的接口：
（1）命令接口。
（2）程序接口。
5、文件的逻辑结构
A、有结构文件
（1）定长记录。
（2）变长记录。
（顺序文件。
索引文件。
索引顺序文件。
）
B、无结构文件
6、文件的外存分配方式
连续分配
链接分配
索引分配
优点如下：
（1）顺序访问容易。
（2）顺序访问速度快。
缺点：
（1）要求有连续的存储空间。
（2）必须事先知道文件的长度。
隐式链接：
顺序存储。
在文件目录的每个目录项，都需含有指向链接文件的第一个盘块和最后一个盘块的指针，在每个盘块都含有指向下一个盘块的指针
单级索引的问题，可能要花费较多的外存空间，引入多级索引
把逻辑文件中的记录顺序的存储到邻接的各物理盘块中
显式链接：
把盘块号都放在文件分配表中
顺序文件（物理文件）
物理文件：
链接文件
索引文件
在UNIX系统中：
混合索引分配方式（直接地址、一次间接地址、多次间接地址）
7、对目录管理的要求如下：
（1）实现“按名存取”
（2）提高对目录的检索速度（3）文件共享（4）允许文件重名。
文件名与物理名的转换是通过目录来实现的。
8、文件控制块
（1）基本信息类
①文件名；
②文件物理位置；
③文件逻辑结构；
④文件的
升级会员 